TW202246433A - 研磨用組成物 - Google Patents

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伊藤康昭
織田博之
井出匠学
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Abstract

本發明為提供一種包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水之研磨用組成物。上述研磨用組成物係上述研磨粒的濃度W1[重量%]、與上述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與上述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足下述條件[A]、[B]、[C]當中至少一個的條件。 [A]滿足500≦(C1/W1)及0.04≦(C2/C1)雙方。 [B]滿足200≦(C1/√(W1))及8≦C2雙方。 [C]滿足500≦(C1/W1)及8≦C2雙方。

Description

研磨用組成物
本發明關於研磨用組成物。 本申請案係根據2021年2月4日所申請之日本國專利申請案2021-016870號來主張優先權，該申請之全內容作為參照被納入在本說明書中。
對於金屬或半金屬、非金屬、其氧化物等之材料的表面，進行使用研磨用組成物之研磨。例如，藉由碳化矽、碳化硼、碳化鎢、氮化矽、氮化鈦、氮化鎵等之化合物半導體材料所構成的表面，係藉由於其表面與研磨定盤之間供給金剛石研磨粒進行之研磨(拋光)來加工。惟，於使用金剛石研磨粒之拋光，容易產生刮痕或划痕的發生、因殘存等導致之缺陷或畸變。因此，正研究於使用金剛石研磨粒之拋光後，或是取代該拋光，進行使用研磨墊與研磨用組成物之研磨(Polishing)。作為揭示此種以往技術之文獻，例如可列舉專利文獻1、2。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國特許出願公表2020-527612號公報 [專利文獻2]國際公開第2020/087721號
[發明欲解決之課題]
一般而言，從製造效率或費用效果的觀點來看，期望研磨去除速度實用上足夠大。例如，如碳化矽等，在由高硬度材料所構成之面的研磨，強烈期望研磨去除速度的提昇。對於此課題，自以往雖使用有由過錳酸鹽等之強氧化劑所構成之研磨材，雖有高活性，但於保存中自我分解，故有難以得到所期望的研磨去除速度的問題。 又，專利文獻1揭示包含至少一個氧化劑與多價陽離子成分之流體組成物。將該流體組成物在化學機械研磨(CMP)製程使用時，達成適當之材料去除速度，亦可達成比較沒有缺陷之材料表面(段落0005)。於專利文獻1之揭示，流體組成物並非將研磨粒子(研磨劑)作為必要成為其一個特徵(段落0005)，雖有未添加研磨劑之記載(段落0040)，但主要針對未包含研磨劑之組成進行研究。惟，從經由研磨所得之製品(基板等)的生產性提昇等之目的，在包含研磨粒之研磨用組成物，依然存在對於提昇研磨去除速度的要求。
於此，研磨去除速度亦可藉由增加於研磨時施加在研磨面之荷重，高速化使加工壓力增大之研磨裝置的定盤回轉等的研磨條件的設定來提昇。另一方面，於包含研磨粒之研磨用組成物，欲藉由該組成的選擇，提高研磨去除速度時，往往增大在使用該研磨用組成物之研磨(Polishing)中之研磨墊的溫度上昇。在包含研磨粒之研磨用組成物，若可抑制研磨墊的溫度上昇，使得採用更苛刻的加工條件變可能，為了研磨去除速度的進一步提昇為有益。尚，專利文獻2雖關於提昇pH安定性的化學機械性研磨液，但並非將兼備研磨去除速度等之複數個研磨實用性能作為課題者。
本發明係鑑於該事情而完成者，以提供一種可平衡良好地兼備高研磨去除速度、與在研磨中之研磨墊的溫度的上昇抑制的研磨用組成物作為一個目的。關連之其他目的為提供一種使用該研磨用組成物之研磨對象物的研磨方法。 [用以解決課題之手段]
藉由本說明書時，提供一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水，上述研磨粒的濃度W1[重量%]、與上述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與上述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(1)及式(2)雙方。
Figure 02_image001
藉由該組成的研磨用組成物時，可適當地兼備研磨去除速度的提昇、與在研磨中之研磨墊溫度(以下亦稱為墊溫度)的上昇抑制。 尚，在上述式(1)、(2)，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，所謂「C1」，係表示將在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之鋁鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，W1、C1及C2皆為無因次數(dimensionless number)。
在此揭示之技術(包含研磨用組成物、研磨方法、研磨物之製造方法等。以下相同)的幾個較佳的態樣中，上述鋁鹽的濃度C2[mM]為8mM以上，例如為8mM以上1000mM以下。藉由將研磨用組成物中之鋁鹽濃度定為8mM以上，可實現更長之儲藏安定性(保存期限)。
於幾個態樣，上述研磨粒的濃度W1為0.005重量%以上且未滿0.5重量%。在該研磨粒濃度的範圍，可適當地發揮平衡良好地兼備研磨去除速度的提昇及墊溫度的上昇抑制的效果。
在幾個態樣中，研磨用組成物之pH為5.0以下。於具有這般的pH之研磨用組成物，適用在此揭示之技術，兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制特別有效果。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如維氏(Vickers)硬度1500Hv以上之材料的研磨。在這般的高硬度材料的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。在幾個態樣中，上述維氏硬度1500Hv以上之材料為非氧化物(亦即，並非氧化物之化合物)。於非氧化物的研磨對象材料的研磨，可適合兼備藉由在此揭示之研磨用組成物的研磨去除速度提昇與墊溫度上昇抑制效果。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如碳化矽的研磨。在碳化矽的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。
藉由此說明書時，進一步提供研磨對象物的研磨方法。其研磨方法包含使用在此揭示之任一者的研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。藉由該研磨方法時，假設即使研磨由高硬度材料所構成之研磨對象物的情況下，亦可抑制墊溫度的上昇，並可提高研磨去除速度。藉由此，可提高經由藉由上述研磨方法之研磨所得之目的物(研磨物，例如碳化矽基板等之化合物半導體基板)的生產性。
又，藉由本說明書時，提供一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水，上述研磨粒的濃度W1[重量%]、與上述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與上述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(3)及式(4)雙方。
Figure 02_image003
藉由該組成的研磨用組成物時，可抑制墊溫度的上昇，並提高研磨去除速度，且可改善儲藏安定性(保存期限)。 尚，在上述式(3)、(4)，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，所謂「C1」，係表示將在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之鋁鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，W1、C1及C2皆為無因次數。
在此揭示之技術的幾個較佳的態樣，上述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與上述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(5)。
Figure 02_image005
藉由該組成的研磨用組成物時，可有效果地抑制墊溫度的上昇。 尚，在上述式(5)，所謂「C1」，係表示將在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之鋁鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，C1及C2皆為無因次數。
於幾個態樣，上述研磨粒的濃度W1為0.005重量%以上且未滿0.5重量%。在該研磨粒濃度的範圍，可適當地發揮平衡良好地兼備研磨去除速度的提昇及墊溫度的上昇抑制的效果。
在幾個態樣中，研磨用組成物之pH為5.0以下。於具有這般的pH之研磨用組成物，適用在此揭示之技術，兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制特別有效果。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如維氏硬度1500Hv以上之材料的研磨。在這般的高硬度材料的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。在幾個態樣中，上述維氏硬度1500Hv以上之材料為非氧化物(亦即，並非氧化物之化合物)。於非氧化物的研磨對象材料的研磨，可適當地兼備藉由在此揭示之研磨用組成物的研磨去除速度提昇與墊溫度上昇抑制效果。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如碳化矽的研磨。在碳化矽的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。
藉由此說明書時，進一步提供研磨對象物的研磨方法。其研磨方法包含使用在此揭示之任一者的研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。藉由該研磨方法時，假設即使研磨由高硬度材料所構成之研磨對象物的情況下，亦可抑制墊溫度的上昇，並可提高研磨去除速度。藉由此，可提高經由藉由上述研磨方法之研磨所得之目的物(研磨物，例如碳化矽基板等之化合物半導體基板)的生產性。
進而又，藉由本說明書時，提供一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水，上述研磨粒的濃度W1[重量%]、與上述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與上述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(6)及式(7)雙方。
Figure 02_image007
藉由該組成的研磨用組成物時，可抑制墊溫度的上昇，並提高研磨去除速度，且可改善儲藏安定性(保存期限)。 尚，在上述式(6)、(7)，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，所謂「C1」，係表示將在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之鋁鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，W1、C1及C2皆為無因次數。
以下，說明本發明之合適的實施形態。尚，在本說明書，特別提及的事項以外之事物，本發明之實施所必需之事物，根據在該領域之以往技術，可作為所屬發明領域具有通常知識者的設計事項把握。本發明可根據本說明書所揭示之內容與在該領域之技術常識實施。
＜研磨用組成物＞ (研磨粒) 在此揭示之研磨用組成物包含研磨粒。藉由包含研磨粒之研磨用組成物時，藉由除了藉由過錳酸鹽或鋁鹽之主要化學性研磨作用，亦發揮藉由研磨粒之主要機械性研磨作用，可實現更高之研磨去除速度。又，由於藉由於研磨用組成物含有研磨粒，有墊溫度上昇的傾向，故適用在此揭示之技術，抑制墊溫度的上昇更為有效果。
研磨粒的材質或性狀並未特別限制。例如，研磨粒可為無機粒子、有機粒子及有機無機複合粒子之任一者。例如可列舉實質上由二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、二氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽；等之任一者所構成之研磨粒。研磨粒可1種單獨使用，亦可組合2種以上使用。其中，二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、氧化鋯粒子、二氧化錳粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子由於可形成良好的表面故較佳。其中，更佳為二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鋯粒子、氧化鉻粒子、氧化鐵粒子，特佳為二氧化矽粒子、氧化鋁粒子。在使用二氧化矽粒子或氧化鋁粒子作為研磨粒的態樣，適用在此揭示之技術，可適當地發揮抑制墊溫度的上昇的效果。
尚，在本說明書，針對研磨粒的組成，所謂「實質上由X所構成」或「實質上由X構成」，係指該研磨粒所佔有之X的比例(X的純度)以重量基準為90%以上。又，上述研磨粒所佔有之X的比例較佳為95%以上，更佳為97%以上，再更佳為98%以上，例如為99%以上。
研磨粒之平均一次粒子徑並未特別限定。從抑制墊溫度的上昇，並且容易得到所期望的研磨去除速度的觀點來看，研磨粒之平均一次粒子徑，例如可定為5nm以上，10nm以上為適當，較佳為20nm以上，亦可為30nm以上。從研磨去除速度提昇的觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均一次粒子徑可為50nm以上，亦可為80nm以上，亦可為150nm以上，亦可為250nm以上，亦可為350nm以上。又，從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，研磨粒之平均一次粒子徑例如可定為5μm以下，較佳為3μm以下，更佳為1μm以下，亦可為750nm以下，亦可為500nm以下。從研磨後之面品質等之觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均一次粒子徑可為350nm以下，亦可為300nm以下，亦可為180nm以下，亦可為150nm以下，亦可為85nm以下，亦可為50nm以下。
尚，在本說明書，所謂平均一次粒子徑，係指從藉由BET法所測定之比表面積(BET值)，藉由平均一次粒子徑(nm)=6000/(真密度(g/cm 3)×BET值(m 2/g))之式所算出之粒子徑(BET粒子徑)。上述比表面積可使用例如Micromeritex公司製的表面積測定裝置、商品名「Flow Sorb II 2300」測定。
研磨粒之平均二次粒子徑例如可為10nm以上，從容易提高研磨去除速度的觀點來看，較佳為50nm以上，更佳為100nm以上，亦可為250nm以上，亦可為400nm以上。研磨粒之平均二次粒子徑的上限從充分確保每一單位重量之個數的觀點來看，約定為10μm以下為適當。又，從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，上述平均二次粒子徑較佳為5μm以下，更佳為3μm以下，例如為1μm以下。從研磨後之面品質等之觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均二次粒子徑可為600nm以下，亦可為300nm以下，亦可為170nm以下，亦可為100nm以下。
研磨粒之平均二次粒子徑，針對未滿500nm之粒子，例如可藉由使用日機裝公司製之型式「UPA-UT151」的動態光散射法，作為體積平均粒子徑(體積基準的算術平均徑；Mv)測定。又，針對500nm以上之粒子，可藉由使用BECKMAN COULTER公司製之型式「Multisizer 3」的細孔電阻法等，作為體積平均粒子徑測定。
使用氧化鋁粒子(氧化鋁研磨粒)作為研磨粒時，可從公知之各種氧化鋁粒子當中適當地選擇使用。這般的公知之氧化鋁粒子之例中包含α-氧化鋁及中間氧化鋁。於此，所謂中間氧化鋁，為α-氧化鋁以外之氧化鋁粒子之總稱，具體而言，例示有γ-氧化鋁、δ-氧化鋁、θ-氧化鋁、η-氧化鋁、κ-氧化鋁、χ-氧化鋁等。又，根據藉由製法之分類，可使用被稱為氣相(Fumed)氧化鋁之氧化鋁(通常而言，為高溫燒成氧化鋁鹽時所生產之氧化鋁微粒子)。進而，被稱為膠體氧化鋁或氧化鋁溶膠之氧化鋁(例如勃姆石等之氧化鋁水合物)亦包含在上述公知之氧化鋁粒子之例。從加工性的觀點來看，較佳為包含α-氧化鋁。在此揭示之技術中之氧化鋁研磨粒，可為單獨包含這般的氧化鋁粒子之1種者或組合2種以上包含者。
使用氧化鋁粒子作為研磨粒時，使用之研磨粒全體所佔有之氧化鋁粒子的比例大致上高者為有利。例如，研磨粒全體所佔有之氧化鋁粒子的比例較佳為70重量%以上，更佳為90重量%以上，再更佳為95重量%以上，實質上可為100重量%。
氧化鋁研磨粒的粒子尺寸並未特別限定，以可發揮所期望的研磨效果的方式選擇。從研磨去除速度提昇等之觀點來看，氧化鋁研磨粒之平均一次粒子徑較佳為50nm以上，更佳為80nm以上，亦可為150nm以上，亦可為250nm以上，亦可為300nm以上，亦可為350nm以上。氧化鋁研磨粒之平均一次粒子徑的上限雖並未特別限定，但從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，大約定為5μm以下為適當，從研磨後之面品質等之觀點來看，較佳為3μm以下，更佳為1μm以下，亦可為750nm以下，亦可為500nm以下，亦可為400nm以下，亦可為350nm以下。
使用氧化鋁粒子作為研磨粒時，在此揭示之研磨用組成物於不損害本發明之效果的範圍，可進一步含有由上述氧化鋁以外之材質所構成之研磨粒(以下，亦稱為非氧化鋁研磨粒)。作為這般的非氧化鋁研磨粒之例，可列舉實質上由二氧化矽粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽等之任一者所構成之研磨粒。
上述非氧化鋁研磨粒的含量係研磨用組成物所包含之研磨粒的全重量當中，例如定為30重量%以下為適當，較佳為20重量%以下，更佳為10重量%以下。
在此揭示之技術的較佳的其他一態樣中，研磨用組成物包含二氧化矽粒子(二氧化矽研磨粒)作為研磨粒。二氧化矽研磨粒可從公知之各種二氧化矽粒子當中適當地選擇使用。作為這般的公知之二氧化矽粒子，可列舉膠體二氧化矽、乾式法二氧化矽等。其中，較佳為膠體二氧化矽的使用。藉由包含膠體二氧化矽之二氧化矽研磨粒時，可適當地達成良好之面精度。
二氧化矽研磨粒的形狀(外形)可為球形，亦可為非球形。例如，作為成為非球形之二氧化矽研磨粒的具體例，可列舉花生形狀(亦即為落花生之殼的形狀)、繭型形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。在此揭示之技術中，二氧化矽研磨粒可為一次粒子的形態，亦可為會合複數個一次粒子之二次粒子的形態。又，亦可混在一次粒子的形態之二氧化矽研磨粒與二次粒子的形態之二氧化矽研磨粒。於較佳的一態樣，至少一部分的二氧化矽研磨粒以二次粒子的形態包含在研磨用組成物中。
作為二氧化矽研磨粒，可優選採用其平均一次粒子徑較5nm更大者。從研磨效率等之觀點來看，二氧化矽研磨粒之平均一次粒子徑較佳為15nm以上，更佳為20nm以上，再更佳為25nm以上，特佳為30nm以上。二氧化矽研磨粒之平均一次粒子徑的上限雖並未特別限定，但大約定為120nm以下為適當，較佳為100nm以下，更佳為85nm以下。例如，從以更高水準兼備研磨效率及面品質的觀點來看，較佳為平均一次粒子徑為12nm以上80nm以下之二氧化矽研磨粒，更佳為15nm以上75nm以下之二氧化矽研磨粒。
二氧化矽研磨粒之平均二次粒子徑雖並未特別限定，但從研磨效率等之觀點來看，較佳為20nm以上，更佳為50nm以上，再更佳為70nm以上。又，從得到更高品位的表面的觀點來看，二氧化矽研磨粒之平均二次粒子徑係500nm以下為適當，較佳為300nm以下，更佳為200nm以下，再更佳為130nm以下，特佳為110nm以下(例如為100nm以下)。
二氧化矽粒子之真比重(真密度)較佳為1.5以上，更佳為1.6以上，再更佳為1.7以上。藉由二氧化矽粒子之真比重的增大，有提高物理性研磨能力的傾向。二氧化矽粒子之真比重的上限雖並未特別限定，但通常而言，為2.3以下，例如為2.2以下、2.0以下、1.9以下。作為二氧化矽粒子之真比重，可採用藉由使用乙醇作為取代液之液體取代法的測定值。
二氧化矽粒子的形狀(外形)較佳為球狀。雖並非被特別限定者，但粒子之長徑/短徑比之平均值(平均長寬比)原理上為1.00以上，從提昇研磨去除速度的觀點來看，例如可為1.05以上，亦可為1.10以上。又，粒子之平均長寬比係3.0以下為適當，亦可為2.0以下。從研磨面的平滑性提昇或刮痕減低的觀點來看，粒子之平均長寬比較佳為1.50以下，亦可為1.30以下，亦可為1.20以下。
粒子的形狀(外形)或平均長寬比可藉由例如電子顯微鏡觀察把握。作為把握平均長寬比之具體的順序，例如，使用掃瞄型電子顯微鏡(SEM)，提取出指定個數(例如200個)之粒子的形狀。描繪與提取出之各個粒子的形狀外接之最小的長方形。而且，針對對於各粒子的形狀所描繪之長方形，將其長邊的長度(長徑之值)除以短邊的長度(短徑之值)之值作為長徑/短徑比(長寬比)算出。可藉由算術平均上述指定個數之粒子的長寬比，求出平均長寬比。
在研磨用組成物包含二氧化矽研磨粒的態樣，該研磨用組成物可進一步含有由二氧化矽以外之材質所構成之研磨粒(以下，亦稱為非二氧化矽研磨粒)。作為構成這般的非二氧化矽研磨粒的粒子之例，可列舉實質上由氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽；等之任一者所構成之粒子。在包含二氧化矽研磨粒及非二氧化矽研磨粒之研磨用組成物的幾個態樣中，該研磨用組成物所包含之研磨粒的全重量當中非二氧化矽研磨粒的含量，例如可為30重量%以下，亦可為20重量%以下，亦可為10重量%以下。
在此揭示之在研磨用組成物之研磨粒(例如二氧化矽研磨粒、氧化鋁研磨粒等)的含量，若為可實現滿足上述式(1)、(2)雙方、上述式(3)、(4)雙方，或式(6)、(7)雙方之研磨用組成物的濃度，則並未特別限定，可因應該研磨用組成物之使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。研磨粒的含量例如可為未滿5重量%，亦可為未滿3重量%，亦可為未滿2重量%。從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，研磨粒的含量較佳為未滿1重量%，更佳為未滿0.5重量%，再更佳為0.4重量%以下，亦可為0.3重量%以下，亦可為0.2重量%以下。在幾個態樣中，在研磨用組成物之研磨粒的含量亦可為0.1重量%以下或未滿0.1重量%，亦可為0.05重量%以下或未滿0.05重量%，亦可為0.04重量%以下或未滿0.04重量%，亦可為0.03重量%以下或未滿0.03重量%。研磨粒的含量的下限並未特別限制，例如可為0.000001重量%以上(亦即為0.01ppm以上)。從提高研磨粒之使用效果的觀點來看，在幾個態樣中，在研磨用組成物之研磨粒的含量可為0.00001重量%以上，亦可為0.0001重量%以上，亦可為0.001重量%以上，亦可為0.002重量%以上，亦可為0.005重量%以上。在此揭示之研磨用組成物包含複數種類的研磨粒時，所謂在該研磨用組成物之研磨粒的含量，係指上述複數種類的研磨粒的合計含量。
在此揭示之研磨用組成物較佳為作為粒子，實質上未包含金剛石粒子者。金剛石粒子由於硬度高，可成為平滑性提昇的限制主要原因。又，由於金剛石粒子普遍為高價，故於費用效果的點，無法說為有利的材料，從實用面來看，可降低對金剛石粒子等之高價格材料之依存度。於此，所謂粒子實質上未包含金剛石粒子，係指粒子全體當中金剛石粒子的比例為1重量%以下，更佳為0.5重量%以下，通常而言，為0.1重量%以下，包含金剛石粒子的比例為0重量%的情況。在這般的態樣，可適合發揮本發明之適用效果。
(過錳酸鹽) 在此揭示之研磨用組成物包含過錳酸鹽。過錳酸鹽在研磨對象材料(例如，如碳化矽等之高硬度的非氧化物材料)的研磨，通常而言，藉由用作氧化劑，可發揮提昇研磨去除速度的效果。作為過錳酸鹽，較佳為例如過錳酸鈉、過錳酸鉀等之鹼金屬過錳酸鹽，其中，較佳為過錳酸鉀。尚，過錳酸鹽在研磨用組成物中，可用離子的狀態存在。
在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，過錳酸鹽的濃度C1[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即C1/W1，較佳為500以上。亦即，C1與W1的關係為線形，C1/W1變更大時，有化學性研磨的貢獻相對於機械性研磨的貢獻變更大的傾向。在滿足500≦C1/W1之組成，藉由提昇研磨去除速度，可適當地兼備高研磨去除速度與墊溫度的上昇抑制。在幾個態樣中，C1/W1可為700以上，亦可為1000以上，進而亦可為1500以上，亦可為3000以上，亦可為5500以上，亦可為7500以上。C1/W1的上限並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為100000以下，亦可為20000以下，亦可為75000以下，亦可為50000以下，亦可為10000以下，亦可為9000以下。在幾個態樣中，C1/W1可為7000以下，亦可為5000以下，亦可為3000以下。
在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，過錳酸鹽的濃度C1[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]的平方根之比，亦即C1/√(W1)較佳為200以上。亦即，C1與W1的關係為非線形，C1/√(W1)變更大時，有化學性研磨的貢獻相對於機械性研磨的貢獻變更大的傾向。在滿足200≦C1/√(W1)之組成，藉由提昇研磨去除速度，可適當地兼備高研磨去除速度與墊溫度的上昇抑制。在幾個態樣中，C1/√(W1)可為300以上，亦可為750以上，進而亦可為1500以上，亦可為2500以上，亦可為3500以上，亦可為4500以上。C1/√(W1)的上限並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可大約定為12000以下，亦可為10000以下，亦可為8000以下，亦可為6000以下。在幾個態樣中，C1/√(W1)可為4500以下，亦可為3500以下，亦可為2500以下。
在此揭示之任一者在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度(含量)，若為可實現滿足上述式(1)、(2)雙方、上述式(3)、(4)雙方或式(6)、(7)雙方之研磨用組成物的濃度，則並未特別限定，可因應該研磨用組成物之使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。在幾個態樣中，從研磨去除速度提昇的觀點來看，過錳酸鹽的濃度約定為5mM以上(亦即為0.005莫耳/L以上)為適當。從提昇研磨去除速度的觀點來看，過錳酸鹽的濃度較佳為10mM以上，更佳為30mM以上，亦可為50mM以上，亦可為70mM以上，亦可為90mM以上。從容易實現更高之研磨去除速度的觀點來看，在幾個態樣中，過錳酸鹽的濃度可為120mM以上，亦可為140mM以上，亦可為160mM以上。又，在幾個態樣中，在研磨用組成物之過錳酸鹽的濃度約定為1000mM以下為適當，較佳為定為750mM以下，更佳為定為500mM以下，亦可為400mM以下，亦可為300mM以下。降低過錳酸鹽的濃度從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，可變為有利。從該觀點來看，在幾個態樣中，過錳酸鹽的濃度可為250mM以下，亦可為200mM以下，亦可為150mM以下，亦可為120mM以下。
(鋁鹽) 在此揭示之研磨用組成物含有鋁鹽。除了研磨粒及過錳酸，在包含鋁鹽之組成，藉由滿足上述式(1)、(2)的關係式之研磨用組成物時，可效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制。又，除了研磨粒及過錳酸，在包含鋁鹽之組成，藉由滿足上述式(3)、(4)的關係式或上述(6)、(7)的關係式之研磨用組成物時，可抑制墊溫度的上昇，並提高研磨去除速度，且可改善儲藏安定性(保存期限)。
在鋁鹽之鹽的種類並未特別限定，可為無機酸鹽，亦可為有機酸鹽。作為無機酸鹽之例，可列舉鹽酸、氫溴酸、氫氟酸等之鹵氫酸，或硝酸、硫酸、碳酸、矽酸、硼酸、磷酸等之鹽。作為有機酸鹽之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、甘胺酸、丁酸、檸檬酸、酒石酸、三氟乙酸等之羧酸；甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸等之有機磺酸；甲基膦酸、苯膦酸、甲苯膦酸等之有機膦酸；乙基磷酸等之有機磷酸；等之鹽。其中，較佳為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸之鹽，更佳為鹽酸、硝酸、硫酸之鹽。
在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，鋁鹽的濃度(包含複數個鋁鹽的情況下，為該等之合計濃度)C2[mM]、與過錳酸鹽的濃度(包含複數個過錳酸鹽的情況下，為該等之合計濃度)C1[mM]之比(C2/C1)為0.04以上。在滿足上述式(1)，且C2/C1成為0.04以上的組成，較佳為可兼備實現研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制。雖並非期望藉由理論而被束縛者，但認為藉由滿足式(1)、(2)之關係式，得到上述效果的理由例如如以下。亦即，研磨用組成物所包含之過錳酸鹽藉由氧化研磨對象材料(尤其是碳化矽等之高硬度的非氧化物材料)的表面使其變脆，可有助於研磨去除速度的提昇。惟，上述氧化可成為使供給至研磨對象材料之研磨用組成物的pH上昇的主要原因。藉此，供給至研磨對象材料之研磨用組成物之pH，係於該研磨對象材料的研磨中從初期pH(亦即，對上述研磨對象材料的供給當初的pH)上昇，自適當之pH範圍脫離時，在上述研磨對象材料上，變成降低研磨用組成物的化學性研磨性能。降低研磨用組成物的化學性研磨性能時，認為藉由降低研磨去除速度，且機械性研磨性能的貢獻相對性增大，使得墊溫度變容易上昇。惟，以上之考察並非限定本發明的範圍者。
從以更高水準兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，C2/C1較佳為0.05以上，更佳為0.06以上，亦可為0.07以上，亦可為0.08以上，亦可為0.10以上。C2/C1的上限雖並未特別限定，但大概為200以下為適當，亦可為100以下，亦可為75以下，亦可為50以下。在幾個較佳的態樣，C2/C1可為20以下，亦可為10以下，亦可為5以下，亦可為1以下，亦可為0.6以下，亦可為0.5以下，亦可為0.3以下，亦可為0.2以下。
在研磨用組成物之鋁鹽的濃度(含量)若為可實現滿足上述式(1)、(2)雙方、上述式(3)、(4)雙方或式(6)、(7)雙方之研磨用組成物的濃度，則並未特別限定，可因應該研磨用組成物之使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。鋁鹽的濃度例如可約為1000mM以下，亦可為500mM以下，亦可為300mM以下。在幾個態樣中，鋁鹽的濃度定為200mM以下為適當，較佳為定為100mM以下，更佳為定為50mM以下，亦可為30mM以下，亦可為20mM以下，亦可為10mM以下。鋁鹽的濃度的下限例如可為0.1mM以上，從適當發揮鋁鹽的使用效果的觀點來看，定為1mM以上為有利，從儲藏安定性的觀點來看，較佳為定為5mM以上，更佳為定為7mM以上(例如8mM以上)。在此揭示之技術，即使於例如在研磨用組成物之鋁鹽的濃度為10mM以上、20mM以上或30mM以上的態樣亦可優選實施。
鋁鹽的濃度與研磨粒的含量的關係若為可實現滿足上述式(1)、(2)雙方、上述式(3)、(4)雙方或式(6)、(7)雙方之研磨用組成物的濃度，則並未特別限定，可因應使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。鋁鹽的濃度C2[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即C2/W1例如可定為5以上，較佳為10以上，更佳為30以上，亦可為50以上，亦可為80以上。在幾個態樣中，C2/W1可為150以上，亦可為300以上，亦可為500以上，亦可為800以上。C2/W1的上限並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為10000以下，亦可為5000以下，亦可為2500以下。在幾個態樣中，C2/W1可為1000以下，亦可為800以下，亦可為600以下。 尚，在上述「C2/W1」，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之鋁鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，C2及W1皆為無因次數。
(鹼土類金屬鹽) 在此揭示之研磨用組成物作為任意成分，可包含選自鹼土類金屬鹽中之至少一種的金屬鹽A EMS。作為金屬鹽A EMS，可單獨使用1種之鹼土類金屬鹽，亦可組合2種以上之鹼土類金屬鹽使用。藉由鋁鹽與金屬鹽A EMS的組合使用，可更良好地抑制墊溫度的上昇。金屬鹽A EMS作為屬於鹼土類金屬之元素，較佳為包含Mg、Ca、Sr、Ba當中之任一種或2種以上。其中，較佳為Ca、Sr當中之任一種，更佳為Ca。
在金屬鹽A EMS之鹽的種類並未特別限定，可為無機酸鹽，亦可為有機酸鹽。作為無機酸鹽之例，可列舉鹽酸、氫溴酸、氫氟酸等之鹵氫酸，或硝酸、硫酸、碳酸、矽酸、硼酸、磷酸等之鹽。作為有機酸鹽之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、甘胺酸、丁酸、檸檬酸、酒石酸、三氟乙酸等之羧酸；甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸等之有機磺酸；甲基膦酸、苯膦酸、甲苯膦酸等之有機膦酸；乙基磷酸等之有機磷酸；等之鹽。其中，較佳為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸之鹽，更佳為鹽酸、硝酸之鹽。在此揭示之技術，可優選以例如使用鹼土類金屬之硝酸鹽或氯化物作為金屬鹽A EMS的態樣實施。
作為可成為金屬鹽A EMS的選擇之鹼土類金屬鹽的具體例，可列舉氯化鎂、氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇等之氯化物；溴化鎂等之溴化物；氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇等之氟化物；硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鍶、硝酸鋇等之硝酸鹽；硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鍶、硫酸鋇等之硫酸鹽；碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇等之碳酸鹽；乙酸鈣、乙酸鍶、苯甲酸鈣、檸檬酸鈣等之羧酸鹽；等。
金屬鹽A EMS較佳為水溶性之鹽。藉由使用水溶性之金屬鹽A EMS，可效率良好地形成刮痕等之缺陷少之良好的表面。 又，研磨用組成物所包含之金屬鹽A EMS，較佳為不會因該組成物所包含之過錳酸鹽而被氧化之化合物。從該觀點來看，藉由適當地選擇過錳酸鹽及金屬鹽A EMS，防止金屬鹽A EMS因被過錳酸鹽氧化導致之該過錳酸鹽的失活，可抑制因隨著時間導致之研磨用組成物的性能劣化(例如研磨去除速度的降低等)。作為過錳酸鹽與金屬鹽A EMS之較佳的組合之一例，可列舉過錳酸鉀與硝酸鈣之組合。
在包含金屬鹽A EMS之幾個態樣中，鋁鹽及金屬鹽A EMS係該等之陰離子種可為相同。與鋁鹽及金屬鹽A EMS共通之陰離子種例如可為硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸等。又，在包含金屬鹽A EMS之幾個態樣中，鋁鹽及金屬鹽A EMS係該等之陰離子種可為相異。
在包含金屬鹽A EMS之研磨用組成物，金屬鹽A EMS的濃度(含量)並未特別限定，可因應該研磨用組成物之使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。金屬鹽A EMS的濃度例如可約為1000mM以下，亦可為500mM以下，亦可為300mM以下。在與鋁鹽的組合使用，從容易有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，金屬鹽A EMS的濃度定為200mM以下為適當，較佳為定為100mM以下，更佳為定為50mM以下，亦可為30mM以下，亦可為20mM以下，亦可為10mM以下。金屬鹽A EMS的濃度的下限例如可為0.1mM以上，從適當地發揮金屬鹽A EMS之使用效果的觀點來看，較佳為定為0.5mM以上，更佳為定為1mM以上，亦可為2.5mM以上，亦可為5mM以上。在此揭示之技術，可優選以例如在研磨用組成物之金屬鹽A EMS的濃度為0.5mM~100mM的態樣或1mM~50mM的態樣實施。
雖並非被特別限定者，但從容易適當地發揮藉由金屬鹽A EMS的使用之效果的觀點來看，在研磨用組成物之金屬鹽A EMS的濃度(包含複數個金屬鹽A EMS的情況下，為該等之合計濃度)C3[mM]、與過錳酸鹽的濃度(包含複數個氧化劑的情況下，為該等之合計濃度)C1[mM]之比(C3/C1)，較佳為0.001以上，更佳為0.005以上，亦可為0.01以上，亦可為0.02以上。在幾個態樣中，C3/C1例如可為0.03以上，亦可為0.05以上，亦可為0.07以上。C3/C1的上限雖並未特別限定，但大概為100以下為適當，亦可為50以下，亦可為10以下，亦可為5以下。在幾個較佳的態樣，C3/C1可為1以下，亦可為0.5以下，亦可為0.3以下，亦可為0.1以下。在這般的金屬鹽A EMS與過錳酸鹽的濃度比(C3/C1)，較佳為可發揮進一步含有藉由金屬鹽A EMS導致之效果。
金屬鹽A EMS的濃度C3[mM]與鋁鹽的濃度C2[mM]的關係並未特別限定，以可適當地發揮藉由併用此等之效果的方式來設定。例如C3/C2可為0.001~1000的範圍。從容易適當地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，C3/C2約為0.01以上為適當，較佳為0.05以上(例如為0.1以上)。又，C3/C2約為100以下為適當，較佳為50以下，更佳為25以下(例如為10以下)。
金屬鹽A EMS的濃度與研磨粒的含量的關係並未特別限定，以可因應使用目的或使用態樣達成所期望的效果的方式適當地設定。金屬鹽A EMS的濃度C3[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即C3/W1例如可定為5以上，較佳為10以上，更佳為30以上，亦可為50以上，亦可為80以上。C3/W1變更大時，有化學性研磨的貢獻相對於機械性研磨的貢獻變更大的傾向。在該組成，可適合發揮藉由鋁鹽與金屬鹽A EMS的組合使用之墊溫度上昇抑制效果。在幾個態樣中，C3/W1可為100以上，亦可為150以上，亦可為200以上，亦可為300以上，亦可為500以上。C3/W1的上限並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為5000以下，亦可為2500以下，亦可為1000以下。在幾個態樣中，C3/W1可為900以下，亦可為700以下，亦可為500以下。 尚，在上述「C3/W1」之「C3」，表示將在研磨用組成物之金屬鹽A EMS的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分。據此，C3為無因次數。
(水) 在此揭示之研磨用組成物包含水。作為水，可優選使用離子交換水(脫離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。在此揭示之研磨用組成物如有必要，可進一步包含可與水均一混合之有機溶劑(低級醇、低級酮等)。通常研磨用組成物所包含之溶媒的90體積%以上為水為適當，較佳為95體積%以上為水，更佳為99~100體積%為水。
(酸) 研磨用組成物以提昇pH調整或研磨去除速度等為目的，如有必要可含有酸。作為酸，無機酸及有機酸之任一種皆可使用。作為無機酸之例，可列舉硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸等。作為有機酸之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸等之脂肪族羧酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸等之芳香族羧酸、檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸、有機磺酸、有機膦酸等。此等可1種單獨使用或組合2種以上使用。使用酸時，其使用量並未特別限定，可定為因應使用目的(例如pH調整)的使用量。或是在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，亦可為實質上未含有酸之組成。
(鹼性化合物) 研磨用組成物可以提昇pH調整或研磨去除速度等為目的，如有必要可含有鹼性化合物。於此所謂鹼性化合物，係指具有藉由添加在研磨用組成物，上昇該組成物之pH的機能之化合物。作為鹼性化合物之例，可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等之鹼金屬氫氧化物；碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等之碳酸鹽或碳酸氫鹽；氨；第四級銨化合物、例如氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等之氫氧化第四級銨；其他、胺類、磷酸鹽或磷酸氫鹽、有機酸鹽等。鹼性化合物可1種單獨或組合2種以上使用。使用鹼性化合物時，其使用量並未特別限定，可定為因應使用目的(例如pH調整)的使用量。或是在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，亦可為實質上未含有鹼性化合物的組成。
(其他成分) 在此揭示之研磨用組成物於不損害本發明之效果的範圍，如有必要可進一步含有螯合劑、增黏劑、分散劑、表面保護劑、潤濕劑、界面活性劑、防銹劑、防腐劑、防黴劑等之可使用在研磨用組成物(例如使用在碳化矽等之高硬度材料的研磨之研磨用組成物)之公知的添加劑。上述添加劑的含量因應其添加目的適當地設定即可，由於並非將本發明附上特徵者，故省略詳細說明。
(pH) 研磨用組成物之pH定為1~12左右為適當。pH為上述範圍時，容易達成實用的研磨去除速度。在幾個態樣中，上述pH可為12.0以下，亦可為11.0以下，亦可為10.0以下，亦可為9.0以下，亦可為未滿9.0，亦可為8.0以下，亦可為未滿8.0，亦可為7.0以下，亦可為未滿7.0，亦可為6.0以下。從更容易發揮藉由金屬鹽A EMS與鋁鹽的組合使用之研磨去除速度提昇及墊溫度上昇抑制的效果的觀點來看，在幾個態樣中，研磨用組成物之pH較佳為未滿6.0，亦可為5.0以下，亦可為未滿5.0，亦可為4.0以下，亦可為未滿4.0。上述pH例如可為1.0以上，亦可為1.5以上，亦可為2.0以上，亦可為2.5以上。
在此揭示之研磨用組成物之調製方法並未特別限定。例如，使用翼式攪拌機、超音波分散機、均質混合器等之周知的混合裝置，混合研磨用組成物所包含之各成分即可。混合此等之成分的態樣並未特別限定，例如可一次混合全成分，亦可以適當地設定的順序混合。 在此揭示之研磨用組成物可為一劑型，亦可為將二劑型作為開始之多劑型。例如，可混合包含該研磨用組成物的構成成分(例如水以外之成分)當中一部分之成分的部分A、與包含殘留之成分的部分B，以使用在研磨對象物的研磨的方式構成。此等例如可使用前分開保管，亦可於使用時混合，來調製一液的研磨用組成物。於混合時可進一步混合稀釋用之水等。
＜研磨對象物＞ 在此揭示之研磨用組成物的研磨對象物並未特別限定。例如，在此揭示之研磨用組成物可適用在具有藉由化合物半導體材料所構成之表面的基板，亦即可適用在化合物半導體基板的研磨。化合物半導體基板的構成材料並未特別限定，例如可為碲化鎘、硒化鋅、硫化鎘、碲化鎘水銀、碲化鋅鎘等之II-VI族化合物半導體；氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化鋁鎵、砷化鎵銦、砷化氮銦鎵、磷化鋁鎵銦等之III-V族化合物半導體；碳化矽、矽化鍺等之IV-IV族化合物半導體；等。此等之材料可為摻雜雜質之導電性者，亦可為未摻雜雜質之絕緣性或是半絕緣性者。亦可為此等當中藉由複數個材料所構成之研磨對象物。在較佳的一態樣，在此揭示之研磨用組成物可適用在具有藉由並非氧化物(亦即，非氧化物的)化學物半導體材料所構成之表面的基板的研磨。在具有藉由非氧化物之化學物半導體材料所構成之表面的基板的研磨，容易合適地發揮藉由在此揭示之研磨用組成物所含有之氧化劑(通常而言，為過錳酸鹽)的研磨促進效果。
在此揭示之研磨用組成物可優選使用在例如，具有500Hv以上之維氏硬度的研磨對象物表面的研磨。上述維氏硬度較佳為700Hv以上，例如1000Hv以上或1500Hv以上。研磨對象材料之維氏硬度可為1800Hv以上，亦可為2000Hv以上，亦可為2200Hv以上。研磨對象物表面之維氏硬度的上限並未特別限定，例如可約為7000Hv以下，亦可為5000Hv以下，亦可為3000Hv以下。尚，在本說明書，維氏硬度可根據JIS R 1610：2003測定。對應上述JIS規格之國際規格為ISO 14705：2000。
作為具有1500Hv以上的維氏硬度之材料，可列舉碳化矽、氮化矽、氮化鈦、氮化鎵等。在此揭示之技術中之研磨對象物可為具有機械性且化學性安定之上述材料的單晶表面者。其中，較佳為研磨對象物表面由碳化矽及氮化鎵當中之任一種所構成，更佳為由碳化矽所構成。碳化矽被期待作為電力損失少且耐熱性等優異之化合物半導體基板材料，藉由研磨去除速度的提昇，改善生產性之實用上的優點特別大。在此揭示之技術對於碳化矽的單晶表面的研磨可特佳適用。
＜研磨方法＞ 在此揭示之研磨用組成物例如可以包含以下之操作的態樣，使用在研磨對象物的研磨。 亦即，準備包含在此揭示之任一者的研磨用組成物之研磨液(漿料)。準備上述研磨液，可包含於研磨用組成物，加入濃度調整(例如稀釋)、pH調整等之操作，來調製研磨液。或是，可直接將上述研磨用組成物作為研磨液使用。又，為多劑型的研磨用組成物時，準備上述研磨液，可包含混合該等之劑、於該混合之前稀釋1或複數個劑、於該混合之後稀釋該混合物等。 接著，將該研磨液供給研磨對象物，以藉由所屬發明領域具有通常知識者所作之通常的方法研磨。例如，為於一般的研磨裝置設置研磨對象物，通過該研磨裝置的研磨墊，於該研磨對象物的研磨對象面供給上述研磨液之方法。通常而言，連續性供給上述研磨液，並且於研磨對象物的研磨對象面按壓研磨墊，使兩者相對性移動(例如回轉移動)。經由該研磨步驟，完成研磨對象物的研磨。
尚，針對在此揭示之技術中之研磨用組成物所包含之各成分，上述之含量及含量之比，通常而言，意指實際上供給至研磨對象物時之(亦即，point of use之)研磨用組成物的含量及含量之比，據此，可讀作在研磨液的含量及含量之比。
藉由此說明書時，提供一種研磨研磨對象物(通常而言，為研磨對象材料)之研磨方法及使用該研磨方法之研磨物之製造方法。上述研磨方法藉由包含使用在此揭示之研磨用組成物，研磨研磨對象物之步驟，附上特徵。有關較佳之一態樣的研磨方法包含有：進行預備研磨之步驟(預備研磨步驟)、與進行精細研磨之步驟(精細研磨步驟)。於典型的一態樣，預備研磨步驟為就在精細研磨步驟前所配置之研磨步驟。預備研磨步驟可為1階段的研磨步驟，亦可為2階段以上之複數段的研磨步驟。又，於此所謂精細研磨步驟，係指對於進行預備研磨之研磨對象物，進行精細研磨之步驟，使用包含研磨粒之研磨用漿料所進行之研磨步驟當中，最後(亦即，於最下流側)所配置之研磨步驟。如此，在包含預備研磨步驟與精細研磨步驟之研磨方法，在此揭示之研磨用組成物可於預備研磨步驟使用，亦可於精細研磨步驟使用，亦可於預備研磨步驟及精細研磨步驟兩者使用。
預備研磨及精細研磨於藉由單面研磨裝置之研磨、藉由兩面研磨裝置之研磨的任一者皆可適用。於單面研磨裝置，藉由對陶瓷板以蠟貼附研磨對象物，或使用被稱為載體之保持具，保持研磨對象物，並一邊供給研磨用組成物，一邊對研磨對象物的單面按壓研磨墊，使兩者相對性移動，來研磨研磨對象物的單面。上述移動例如為回轉移動。於兩面研磨裝置，藉由使用被稱為載體之保持具，保持研磨對象物，一邊由上方供給研磨用組成物，一邊對研磨對象物的對向面按壓研磨墊，使該等相對方向回轉，同時研磨研磨對象物的兩面。
上述研磨的條件由於根據研磨之材料的種類，或作為目標之表面性狀(具體而言為平滑性)、研磨去除速度等適當地設定，故並非被限定在特定的條件。例如，針對加工壓力，在此揭示之研磨用組成物可於例如10kPa以上150kPa以下之廣泛壓力範圍使用。從適當地兼備高研磨去除速度與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，上述加工壓力例如可為20kPa以上、30kPa以上或40kPa以上，又，亦可定為100kPa以下、80kPa以下或60kPa以下。在此揭示之研磨用組成物亦可優選使用在例如30kPa以上或更高之加工條件的研磨，可提高經由該研磨所得之目的物(研磨物)的生產性。尚，於此所謂加工壓力與研磨壓力同義。
在上述研磨，研磨裝置之定盤的回轉數及頭的回轉數並未特別限定，例如可定為10rpm~200rpm左右。上述回轉數例如可為20rpm以上，亦可為30rpm以上。從容易得到更高之研磨去除速度的觀點來看，在幾個態樣中，上述回轉數較佳為定為55rpm以上，更佳為定為70rpm以上，亦可定為85rpm以上，亦可定為100rpm以上，亦可定為115rpm以上。使用在此揭示之研磨用組成物的研磨，由於藉由在包含過錳酸鹽之研磨用組成物之鋁鹽的使用，可抑制墊溫度的上昇，如此，亦可以比較高之回轉數優選實施，可提高經由該研磨所得之目的物(研磨物)的生產性。又，從墊溫度的上昇抑制或研磨裝置之負荷減輕的觀點來看，在幾個態樣中，上述回轉數例如可定為180rpm以下，亦可為160rpm以下，亦可為140rpm以下。尚，定盤之回轉數與頭之回轉數可為相同程度，亦可為不同。
在上述研磨，對研磨對象物之研磨用組成物的供給速度，每一研磨對象面積78.54cm 2(相當於4英吋晶圓的單面)，例如可定為200mL/分鐘以下，亦可定為150mL/分鐘以下，亦可定為100mL/分鐘以下。供給速度的下限例如可定為5mL/分鐘以上，亦可定為10mL/分鐘以上，亦可定為15mL/分鐘以上。 縮小研磨用組成物的供給速度，從藉由廢液量的減低之環境負荷減輕，或研磨設備之省空間化的觀點來看，較佳。另一方面，縮小研磨用組成物的供給速度時，研磨用組成物滯留在研磨對象物上的時間一般變長。因此，可說有變成容易引起在研磨對象物上之研磨用組成物之pH上昇的傾向。又，縮小研磨用組成物的供給速度時，有藉由研磨用組成物的流通去除之熱量一般縮小的傾向，此點從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，為不利。於使用在此揭示之研磨用組成物的研磨，藉由包含過錳酸鹽之研磨用組成物之鋁鹽的使用，由於可抑制在研磨對象物上之研磨用組成物的pH上昇，並可抑制墊溫度的上昇，即使比較性縮小研磨用組成物的供給速度，亦可適合實施。上述研磨例如每一研磨對象面積78.54cm 2，即使為50mL/分鐘以下、35mL/分鐘以下，進而為25mL/分鐘以下之供給速度亦可優選實施。
在此揭示之各研磨步驟使用之研磨墊並未特別限定。例如，可使用不織布型、絨面革型、硬質發泡聚胺基甲酸酯型之任一種。在幾個態樣中，較佳為可採用不織布型的研磨墊。在使用上述的研磨墊的態樣，較佳為可發揮有藉由在此揭示之技術的效果之墊溫度上昇抑制的效果。尚，在此揭示之技術中所使用之研磨墊為未包含研磨粒之研磨墊。
藉由在此揭示之方法研磨之研磨對象物，通常而言，於研磨後洗淨。此洗淨可使用適當之洗淨液進行。使用之洗淨液並未特別限定，可適當地選擇公知、慣用者使用。
尚，在此揭示之研磨方法法除了上述預備研磨步驟及精細研磨步驟，可包含任意之其他步驟。作為這般的步驟，可列舉於預備研磨步驟之前所進行之機械研磨步驟或拋光步驟。上述機械研磨步驟使用將金剛石研磨粒分散在溶媒之溶液，來研磨研磨對象物。在幾個較佳的態樣，上述分散液未包含氧化劑。上述拋光步驟為將研磨定盤，例如鑄鐵定盤的表面按壓在研磨對象物進行研磨之步驟。據此，於拋光步驟，並未使用研磨墊。拋光步驟通常而言，於研磨定盤與研磨對象物之間供給研磨粒來進行。上述研磨粒通常而言，為金剛石研磨粒。又，在此揭示之研磨方法可包含於預備研磨步驟之前，或預備研磨步驟與精細研磨步驟之間追加之步驟。追加之步驟例如為洗淨步驟或研磨步驟。
＜研磨物之製造方法＞ 在此揭示之技術中，可包含：包含藉由上述之任一種的研磨方法之研磨步驟的研磨物之製造方法及藉由該方法所製造之研磨物的提供。上述研磨物之製造方法例如為碳化矽基板之製造方法。亦即，藉由在此揭示之技術時，提供一種研磨物之製造方法及藉由該方法所製造之研磨物，該研磨物之製造方法係包含將具有由高硬度材料所構成之表面的研磨對象物，適用在此揭示之任一種的研磨方法進行研磨。藉由上述製造方法時，經由研磨所製造之基板時，可有效率地提供例如碳化矽基板。 [實施例]
以下，雖說明有關本發明之幾個實施例，但並非故意將本發明限定在該實施例所示者。尚，在以下之說明，「%」除非另有說明，為重量基準。
≪實驗例1≫ ＜研磨用組成物之調製＞ (實施例A1) 混合氧化鋁研磨粒、與作為過錳酸鹽之過錳酸鉀、與作為鋁鹽之硝酸鋁、與脫離子水，調製包含氧化鋁研磨粒0.3%、過錳酸鉀(Mn換算)189.8mM、硝酸鋁(Al換算)30.1mM的濃度之研磨用組成物。
(實施例A2~A5及比較例A1~A2) 除了將氧化鋁研磨粒、過錳酸鉀及硝酸鋁的濃度如表1所示的方式變更之外，其他與實施例A1同樣進行，調製有關各例之研磨用組成物。
(比較例A3) 除了未使用硝酸鋁之外，其他與實施例A3同樣進行，來調製有關比較例A3之研磨用組成物。
在有關實驗例1之各例的研磨用組成物，使用平均一次粒子徑為310nm之α-氧化鋁研磨粒作為氧化鋁研磨粒。有關各例之研磨用組成物之pH使用硝酸定為3.0。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，並將上述研磨對象物以下述的研磨條件研磨。 [研磨條件] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」(定盤徑20英吋) 研磨墊：Nitta Haas公司製「SUBA800XY」(不織布型) 加工壓力：44.1kPa 定盤回轉數：120回轉/分鐘 頭回轉數：120回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：15分鐘 研磨對象物：4英吋SiC晶圓(傳導型：n型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：4°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 在上述研磨條件下，使用各例的研磨用組成物，研磨SiC晶圓後，依照以下之計算式(1)、(2)，算出研磨去除速度。 (1)研磨餘量[cm]=研磨前後之SiC晶圓的重量之差[g]/SiC的密度[g/cm 3](=3.21g/cm 3)/研磨對象面積[cm 2](=78.54cm 2) (2)研磨去除速度[nm/h]=研磨餘量[cm]×10 7/研磨時間(=15/60小時)
將在各例所得之研磨去除速度換算成將比較例A3作為100時之相對值，並示於表1。
(墊溫度) 測定在以上述研磨條件的研磨中之研磨墊的溫度。進行墊溫度的測定時，係使用模板作為晶圓保持部分，該模板係使用絨面革素材的背襯材。在研磨時，晶圓以相對於絨面革素材保持在充分水的狀態的方式進行。墊溫度直接採用從安裝有上述研磨裝置之墊溫度測定裝置(紅外線熱放射溫度計)輸出之值。測定係從研磨開始之5分鐘後至15分鐘後之間進行，將其間之平均溫度作為藉由由各例之研磨用組成物的研磨中之墊溫度。
將所得之結果代入下式：ΔT[℃]=(比較例A3之墊溫度)-(各例的墊溫度)；根據此ΔT(亦即，相對於比較例A3之墊溫度的墊溫度的降低幅度)，將墊上昇抑制效果用以下之3水準評估，並示於表1。ΔT更大，係意指墊溫度降低效果更高。 A：ΔT為較0.6℃更大 B：ΔT為較0.3℃更大且為0.6℃以下 C：ΔT為0.3℃以下
(儲藏安定性) 針對於上述調製之研磨用組成物，藉由進行於60℃的環境下保存之加速試驗，來評估儲藏安定性。具體而言，於透明之聚乙烯樹脂製容器充滿有關各例之研磨用組成物並密封，將該容器靜置於60℃的環境下，將容器內的研磨用組成物之pH提高至2以上為止的日數作為儲藏安定性記錄。尚，於60℃保存之加速試驗中，儲藏安定性為19日相當於藉由根據阿瑞尼斯方程式(Arrhenius equation)之換算，於25℃之保存的儲藏安定性大概為12個月。
Figure 02_image009
如表1所示，藉由過錳酸鹽的濃度[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比(C1/W1)為500以上，及/或過錳酸鹽的濃度[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]的平方根之比(C1/√(W1))為200以上，且鋁鹽的濃度C2[mM]相對於過錳酸鹽的濃度C1[mM]之比(C2/C1)為0.04以上之實施例A1~A5的研磨用組成物時，相對於未包含鋁鹽之比較例A3的研磨用組成物，得到提昇研磨去除速度，並且抑制墊溫度的上昇的效果。另一方面，雖包含鋁鹽，但於C1/W1及/或C1/√(W1)小之比較例A1、A2，相對於比較例A3，研磨去除速度大幅降低。C2/C1小之比較例A1係抑制墊溫度的上昇的效果縮小。
又，針對儲藏安定性，與未包含鋁鹽或其濃度小之比較例A1、A3相比較，於鋁鹽濃度更高之實施例A1~A5，得到更良好之結果(長儲藏安定性)。
(研磨中pH) 於以上述研磨條件的研磨中，採取從研磨對象物的外端流落之研磨液，測定其pH。研磨液的採取於從研磨開始至經過7分鐘的時間點進行。將結果示於表2。
Figure 02_image011
如表2所示，確認未包含鋁鹽之C2/C1為零之比較例A3，與初期pH相比較，研磨中pH大幅上昇。對於此，C2/C1為0.04以上之實施例A1~A5皆對於初期pH之研磨中pH的上昇縮小。雖包含鋁鹽，但於C2/C1未滿0.04之比較例A1，與比較例A3相比較，雖觀察到少許抑制研磨中pH的上昇的傾向，但其效果並不充分。 尚，藉由將實施例A5之鋁鹽濃度變更為4mM，調製C2/C1成為0.021之比較例A4的研磨用組成物，使用有關此比較例A4之研磨用組成物(初期pH3.0)，同樣進行研磨中pH的測定時，研磨中pH與比較例A1為同程度，C2/C1未滿0.04時，確認出抑制研磨中pH的上昇的效果為弱。
≪實驗例2≫ ＜研磨用組成物之調製＞ (實施例B1) 混合二氧化矽研磨粒、與過錳酸鉀、與硝酸鋁、與脫離子水，調製包含二氧化矽研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)189.8mM、硝酸鋁(Al換算)30.1mM的濃度之研磨用組成物。
(實施例B2~B3及比較例B1) 除了將二氧化矽研磨粒、與過錳酸鉀及硝酸鋁的濃度如表3所示變更之外，其他與實施例B1同樣進行，來調製有關各例之研磨用組成物。
(比較例B2) 除了未使用硝酸鋁之外，其他與實施例B1同樣進行，來調製有關比較例B2之研磨用組成物。
在有關實驗例2之各例之研磨用組成物，使用平均一次粒子徑為35nm之膠體二氧化矽作為二氧化矽研磨粒。有關各例之研磨用組成物之pH使用硝酸，定為3.0。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，並將上述研磨對象物用與實驗例1相同的研磨條件研磨。
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 將與實驗例1同樣測定所得之值換算成將比較例B2定為100時之相對值，並示於表3。
(墊溫度) 將與實驗例1同樣測定所得之值代入下式：ΔT[℃]= (比較例B2之墊溫度)-(各例的墊溫度)；根據此ΔT(亦即，相對於比較例B2之墊溫度的墊溫度的降低幅度)，將墊上昇抑制效果用以下之3水準評估，並示於表3。 A：ΔT為較0.6℃更大 B：ΔT為較0.3℃更大且為0.6℃以下 C：ΔT為0.3℃以下
(儲藏安定性) 藉由與實驗例1同樣之60℃加速試驗，測定儲藏安定性。並將結果示於表3。
(研磨中pH) 與實驗例1同樣進行來測定。將結果示於表4。
Figure 02_image013
Figure 02_image015
如表3所示，藉由C1/W1為500以上及/或C1/√(W1)為200以上，且C2/C1為0.04以上之實施例B1~B3的研磨用組成物時，相對於未包含鋁鹽之比較例B2的研磨用組成物，得到大幅提昇研磨去除速度，並且抑制墊溫度的上昇的效果。另一方面，雖包含鋁鹽，C2/C1小之比較例B1，抑制墊溫度的上昇的效果小。又，鋁鹽濃度高之實施例B1~B3與未包含鋁鹽或其濃度小之比較例B1、B2相比較，已具有更長之儲藏安定性。而且，如表4所示，相對於於C2/C1為零或較0.04更小之比較例B1、B2，與初期pH相比較，研磨中pH大幅上昇，於C2/C1為0.04以上之實施例B1~B3，有效果地抑制研磨中pH的上昇。
≪實驗例3≫ ＜研磨用組成物之調製＞ 準備有關實驗例1之實施例A3、比較例A3之研磨用組成物、與有關實驗例2之實施例B1、比較例B2的研磨用組成物。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，將上述研磨對象物用下述2種類的研磨條件研磨。 [研磨條件1] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」(定盤徑20英吋) 研磨墊：Nitta Haas公司製「IC-1000」(硬質聚胺基甲酸酯型) 加工壓力：29.4kPa 定盤回轉數：100回轉/分鐘 頭回轉數：100回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：15分鐘 研磨對象物：4英吋半絕緣性SiC晶圓(傳導型：非摻雜型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：0°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃ [研磨條件2] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」(定盤徑20英吋) 研磨墊：Nitta Haas公司製「IC-1000」(硬質聚胺基甲酸酯型) 加工壓力：39.2kPa 定盤回轉數：120回轉/分鐘 頭回轉數：120回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：15分鐘 研磨對象物：4英吋半絕緣性SiC晶圓(傳導型：非摻雜型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：0°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 在上述研磨條件下，使用各例的研磨用組成物，研磨SiC晶圓後，依照以下之計算式(1)、(2)，算出研磨去除速度。 (1)研磨餘量[cm]=研磨前後之SiC晶圓的重量之差[g]/SiC的密度[g/cm 3](=3.21g/cm 3)/研磨對象面積[cm 2] (=78.54cm 2) (2)研磨去除速度[nm/h]=研磨餘量[cm]×10 7/研磨時間(=15/60小時)
將在實施例A3所得之研磨去除速度換算成將比較例A3定為100時之相對值，示於表5。將在實施例B1所得之研磨去除速度換算成將比較例B2定為100時之相對值，示於表6。
Figure 02_image017
Figure 02_image019
如表5、6所示，藉由實施例A3、實施例B1之研磨用組成物時，即使在研磨半絕緣性SiC晶圓的情況下，無論研磨條件時，相對於未包含鋁鹽之比較例A3、比較例B2的研磨用組成物時，分別亦得到提昇研磨去除速度的效果。
以上，雖詳細說明本發明之具體例，但此等僅為例示，並非限定申請專利範圍者。申請專利範圍所記載之技術中，包含各式各樣變形、變更以上所例示之具體例者。

Claims (15)

  1. 一種研磨用組成物，其係包含：研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水， 前述研磨粒的濃度W1[重量%]、與前述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與前述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(1)及(2)雙方：
    Figure 03_image001
    ；及
    Figure 03_image003
    。
  2. 如請求項1之研磨用組成物，其中，前述鋁鹽的濃度C2[mM]為8mM以上。
  3. 如請求項1或2之研磨用組成物，其中，前述研磨粒的濃度W1為0.005重量%以上且未滿0.5重量%。
  4. 如請求項1~3中任一項之研磨用組成物，其中，pH為5.0以下。
  5. 如請求項1~4中任一項之研磨用組成物，其係使用在維氏硬度1500Hv以上之材料的研磨。
  6. 如請求項1~5中任一項之研磨用組成物，其係使用在碳化矽的研磨。
  7. 一種研磨方法，其係包含使用如請求項1~6中任一項之研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。
  8. 一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水， 前述研磨粒的濃度W1[重量%]、與前述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與前述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(3)及(4)雙方：
    Figure 03_image005
    ；及
    Figure 03_image007
    。
  9. 如請求項8之研磨用組成物，其中，前述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與前述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(5)：
    Figure 03_image009
    。
  10. 如請求項8或9之研磨用組成物，其中，前述研磨粒的濃度W1為0.005重量%以上且未滿0.5重量%。
  11. 如請求項8~10中任一項之研磨用組成物，其中，pH為5.0以下。
  12. 如請求項8~11中任一項之研磨用組成物，其係使用在維氏硬度1500Hv以上之材料的研磨。
  13. 如請求項8~12中任一項之研磨用組成物，其係使用在碳化矽的研磨。
  14. 一種研磨方法，其係包含使用如請求項8~13中任一項之研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。
  15. 一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、與過錳酸鹽、與鋁鹽、與水， 前述研磨粒的濃度W1[重量%]、與前述過錳酸鹽的濃度C1[mM]、與前述鋁鹽的濃度C2[mM]的關係滿足以下之式(6)及(7)雙方：
    Figure 03_image011
    ；及
    Figure 03_image013
    。
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